RU2810873C2

RU2810873C2 - Valve

Info

Publication number: RU2810873C2
Application number: RU2022113381A
Authority: RU
Inventors: Александр Михайлович Юрасов
Original assignee: Александр Михайлович Юрасов
Filing date: 2022-05-18
Publication date: 2023-12-28

Abstract

FIELD: pipeline engineering.

SUBSTANCE: invention relates to pipeline fittings and is intended to control the flow of a working medium in pipelines of predominantly high pressure at high flow rates of the medium as a shut-off or Kingston-type shut-off and control valve. The valve contains a body with inlet and outlet pipes and a sealing seat, a shut-off element interacting with the seat, mounted on the rod and made in the form of a cylinder with an internal passage channel located between the blind ends and having the ability to communicate the internal cavities of the inlet and outlet pipes with each other through the passages windows in the side wall of the cylinder, wherein the blind end of the lower part of the internal channel of the cylinder of the shut-off member on the side of the sealing seat is made with a conical streamlined protrusion, and the upper part of the internal channel of the cylinder is made with an outlet hole, and the surface of the internal passage channel of the cylinder from the side of the outlet pipe has a spherical surface. On the outer surface of the cylinder there are two guide belts spaced apart along the height of the locking element.

EFFECT: improved hydraulic performance and increased degree of tightness of the valve.

2 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к трубопроводной арматуре и предназначено для управления потоком рабочей среды в трубопроводах преимущественно высокого давления при больших расходах среды в качестве запорного клапана или запорно-регулирующего клапана кингстонного типа.The invention relates to pipeline fittings and is intended to control the flow of a working medium in predominantly high-pressure pipelines at high flow rates of the medium as a shut-off valve or a kingston-type shut-off and control valve.

Известны клапаны (см. «Судовая арматура», Кашанский М.С. и др., издательство «Судостроение», г. Ленинград. 1975 г., стр. 276, рис. 188; авторское свидетельство RU 779710. F16K 29/00. 1980 г.: патент США 3503585. 251 - 121 (F16K 1/12. 47/00), 1970 г.) кингстонного типа (движение штока клапана на закрытие - вверх, на открытие - вниз), содержащие корпус с входным и выходным каналами и уплотнительным седлом и запорный орган, закрепленный на штоке.Valves are known (see “Ship fittings”, Kashansky M.S. et al., publishing house “Shipbuilding”, Leningrad. 1975, p. 276, fig. 188; author’s certificate RU 779710. F16K 29/00. 1980: US patent 3503585. 251 - 121 (F16K 1/12.47/00), 1970) kingston type (the movement of the valve stem to close - up, to open - down), containing a housing with inlet and outlet channels and a sealing seat and a shut-off element mounted on the rod.

Недостатками указанных клапанов являются ухудшение гидравлических характеристик из-за нахождения штока в потоке рабочей среды в проходном сечении уплотнительного седла и снижение герметичности по запорному органу из-за отсутствия направляющего элемента для центрирования запорного органа относительно уплотнительного седла.The disadvantages of these valves are the deterioration of hydraulic characteristics due to the presence of the rod in the flow of the working medium in the flow area of the sealing seat and a decrease in the tightness of the shut-off element due to the lack of a guide element for centering the shut-off element relative to the sealing seat.

В конструкции клапана по патенту 3503585 и сам запорный орган находится в проходном сечении уплотнительного седла корпуса, дополнительно ухудшающего гидравлические характеристики, уменьшая площадь проходного сечения.In the design of the valve according to patent 3503585, the shut-off element itself is located in the flow section of the body sealing seat, which further worsens the hydraulic characteristics, reducing the flow section area.

Известна конструкция клапана (см. патент на полезную модель RU 116940 F16K 17/06, 47/00, 2011 г.), содержащего корпус с входным и выходным каналами, уплотнительное седло и запорный орган, закрепленный на штоке.The design of the valve is known (see utility model patent RU 116940 F16K 17/06, 47/00, 2011), containing a body with inlet and outlet channels, a sealing seat and a shut-off element mounted on the stem.

Запорный орган этого клапана имеет центрирование по направляющим ребрам корпуса.The shut-off element of this valve is centered along the guide ribs of the body.

Недостатками конструкции указанного клапана является возможное увеличение протечек по затвору, так как направляющие ребра и уплотнительное седло принадлежат различным рабочим деталям клапана и возможно ухудшение гидравлических характеристик из-за нахождения штока в проходном сечении уплотнительного седла.The disadvantages of the design of this valve are a possible increase in leakage through the valve, since the guide ribs and the sealing seat belong to different working parts of the valve and the hydraulic characteristics may deteriorate due to the location of the rod in the flow area of the sealing seat.

Известна конструкция клапана (см. «Современные конструкции трубопроводной арматуры», Котелевский Ю.М. и др., издательство «Недра», г. Москва. 1970 г., стр. 243, рис. 90), содержащего корпус с входным и выходным каналами, уплотнительное седло, запорный орган, закрепленный на штоке.The design of the valve is known (see “Modern designs of pipeline fittings”, Kotelevsky Yu.M. et al., publishing house “Nedra”, Moscow, 1970, p. 243, Fig. 90), containing a housing with inlet and outlet channels, sealing seat, shut-off element mounted on the rod.

Запорный орган своими направляющими ребрами центрируется по внутренней поверхности уплотнительного седла.The shut-off element with its guide ribs is centered on the inner surface of the sealing seat.

Недостатком данного клапана является нахождение направляющих ребер и штока в проходном сечении уплотнительного седла, что приводит к снижению площади проходного сечения, к загромождению его указанными деталями и, как следствие, ухудшению гидравлических характеристик клапана.The disadvantage of this valve is that the guide ribs and rod are located in the flow section of the sealing seat, which leads to a decrease in the flow section area, to cluttering it with the specified parts and, as a consequence, to a deterioration in the hydraulic characteristics of the valve.

Наиболее близким техническим решением является конструкция клапана (см. патент US 2022/0003326 А1, 06.01.2022), содержащего корпус с входным и выходным патрубками и уплотнительным седлом, запорный орган и шток, соединенный с приводом.The closest technical solution is the design of the valve (see patent US 2022/0003326 A1, 01/06/2022), containing a housing with inlet and outlet pipes and a sealing seat, a shut-off element and a rod connected to an actuator.

Запорный орган выполнен в виде цилиндра с внутренним проходным каналом, расположенным между глухими торцами и имеющим возможность сообщения внутренних полостей входного и выходного патрубков между собой, при этом в боковой стенке цилиндра выполнено множество проходных отверстий, как со стороны уплотнительного седла, расположенного со стороны входного патрубка, так и со стороны выходного патрубка.The shut-off body is made in the form of a cylinder with an internal passage channel located between the blind ends and having the ability to communicate the internal cavities of the inlet and outlet pipes with each other, while a number of passage holes are made in the side wall of the cylinder, both on the side of the sealing seat located on the side of the inlet pipe , and from the side of the outlet pipe.

Соединение запорного органа со штоком выполнено вне внутреннего проходного канала. Запорный орган центрируется относительно корпуса посредством направляющей втулки.The connection of the shut-off element with the rod is made outside the internal passage channel. The shut-off element is centered relative to the body by means of a guide sleeve.

Недостатком данного клапана является выполнение внутреннего проходного канала в цилиндре запорного органа с глухими торцами, имеющими плоские углубленные торцевые поверхности, не способствующие формированию потока рабочей среды, а выходной поток рабочей среды разбивается через множество отверстий по наружной поверхности цилиндра запорного органа и проходит дополнительный путь через внутреннюю полость корпуса, противоположную внутренней полости выходного патрубка, что в совокупности ухудшает гидравлические характеристики клапана.The disadvantage of this valve is the implementation of an internal passage channel in the cylinder of the shut-off element with blind ends having flat recessed end surfaces that do not contribute to the formation of the flow of the working medium, and the output flow of the working medium is divided through many holes along the outer surface of the cylinder of the shut-off element and passes an additional path through the internal the cavity of the body opposite the internal cavity of the outlet pipe, which together worsens the hydraulic characteristics of the valve.

Выполнение центрирования цилиндра запорного органа относительно корпуса через дополнительную направляющую втулку не полностью способствует снижению степени герметичности запорного органа через уплотнение запорного органа при его закрытии.Centering the cylinder of the shut-off element relative to the body through an additional guide bushing does not fully contribute to reducing the degree of tightness of the shut-off element through the seal of the shut-off element when closing it.

Данное техническое решение выбираем за прототип.We choose this technical solution as a prototype.

Технической задачей, решаемой изобретением, является создание конструкции клапана кингстонного типа, обеспечивающего свободное проходное сечение в уплотнительном седле, без штока в его внутренней полости, и центрирование при этом запорного органа относительно уплотнительного седла.The technical problem solved by the invention is to create a design for a kingston-type valve that provides a free flow area in the sealing seat, without a rod in its internal cavity, and at the same time centering the shut-off element relative to the sealing seat.

Решение поставленной задачи позволит улучшить гидравлические характеристики клапана и повысить степень герметичности затвора в части снижения возможных протечек рабочей среды через уплотнение по запорному органу при его закрытии.Solving this problem will improve the hydraulic characteristics of the valve and increase the degree of tightness of the valve in terms of reducing possible leaks of the working medium through the seal along the shut-off element when it is closed.

Указанная техническая задача решается за счет того, что в клапане, содержащем корпус с входным и выходным патрубками и уплотнительным седлом, запорный орган, взаимодействующий с седлом, закрепленный на штоке и выполненный в виде цилиндра с внутренним проходным каналом, расположенным между глухими торцами и имеющим возможность сообщения внутренних полостей входного и выходного патрубков между собой через проходные окна в боковой стенке цилиндра, причем глухой торец нижней части внутреннего канала цилиндра запорного органа со стороны уплотнительного седла выполнен с конусным обтекаемым выступом, а верхняя часть внутреннего канала цилиндра выполнена с выходным отверстием, причем поверхность внутреннего проходного канала цилиндра со стороны выходного патрубка имеет сферическую поверхность. На наружной поверхности цилиндра выполнены два направляющих пояска, разнесенных между собой по высоте запорного органа.This technical problem is solved due to the fact that in a valve containing a body with inlet and outlet pipes and a sealing seat, a shut-off element interacting with the seat, mounted on the rod and made in the form of a cylinder with an internal passage channel located between the blind ends and having the ability communication of the internal cavities of the inlet and outlet pipes with each other through passage windows in the side wall of the cylinder, and the blind end of the lower part of the internal channel of the shut-off body cylinder from the side of the sealing seat is made with a conical streamlined protrusion, and the upper part of the internal channel of the cylinder is made with an outlet hole, and the surface The internal passage channel of the cylinder on the side of the outlet pipe has a spherical surface. On the outer surface of the cylinder there are two guide belts, spaced apart along the height of the locking element.

Предлагаемое техническое решение поясняется чертежами, где:The proposed technical solution is illustrated by drawings, where:

- на фигуре 1 показан продольный разрез клапана, положение «закрыто»;- figure 1 shows a longitudinal section of the valve, the “closed” position;

- на фигуре 2 показан продольный разрез клапана, положение «открыто»;- figure 2 shows a longitudinal section of the valve, the “open” position;

- на фигуре 3 показан поперечный разрез клапана в положении «открыто».- Figure 3 shows a cross-section of the valve in the “open” position.

Клапан состоит из корпуса 1 с входным 2 и выходным 3 патрубками и уплотнительным седлом 4, запорный орган 5, закрепленный на штоке 6 и взаимодействующий с уплотнительным седлом 4.The valve consists of a body 1 with inlet 2 and outlet 3 pipes and a sealing seat 4, a shut-off element 5 mounted on a rod 6 and interacting with a sealing seat 4.

Запорный орган 5 выполнен в виде цилиндра с внутренним проходным каналом 7, спрофилированным с возможностью сообщения входного 2 и выходного 3 патрубков корпуса 1 между собой.The shut-off body 5 is made in the form of a cylinder with an internal passage channel 7, profiled so that the inlet 2 and outlet 3 pipes of the housing 1 can communicate with each other.

В тонкостенной обечайке 8 цилиндра запорного органа 5 со стороны уплотнительного седла 4 корпуса 1 выполнены проходные окна 9 (см. фиг. 2), а в боковой стенке цилиндра со стороны бокового патрубка 3 выполнено проходное отверстие 10.In the thin-walled shell 8 of the cylinder of the shut-off body 5, on the side of the sealing seat 4 of the body 1, there are passage windows 9 (see Fig. 2), and in the side wall of the cylinder on the side of the side pipe 3 there is a passage hole 10.

Внутренний проходной канал 7 заключен между глухими торцами 11 и 12 цилиндра запорного органа 5.The internal passage channel 7 is enclosed between the blind ends 11 and 12 of the cylinder of the shut-off element 5.

Запорный орган 5 верхней частью цилиндра соединен со штоком 6, например, с помощью гайки 13. Соединение запорного органа 5 со штоком 6 выполнено вне внутреннего проходного канала 7 в верхнем глухом торце 11 цилиндра.The locking body 5 with the upper part of the cylinder is connected to the rod 6, for example, using a nut 13. The connection of the locking body 5 with the rod 6 is made outside the internal passage channel 7 in the upper blind end 11 of the cylinder.

На внутренней поверхности нижнего глухого торца 12 цилиндра запорного органа 5 выполнен профилированный конус 14, способствующий формированию рабочей среды при прохождении через внутренний проходной канал 7.On the inner surface of the lower blind end 12 of the cylinder of the shut-off body 5, a profiled cone 14 is made, which contributes to the formation of a working environment when passing through the internal passage channel 7.

Внутренняя поверхность 15 верхнего глухого торца 11 цилиндра запорного органа 5 со стороны выходного патрубка 3 выполнена профилированной, сферообразной.The inner surface 15 of the upper blind end 11 of the cylinder of the shut-off body 5 from the side of the outlet pipe 3 is made profiled, spherical.

Спрофилированный внутренний проходной канал 7 позволяет максимально улучшить гидравлические характеристики клапана.The profiled internal passage channel 7 allows you to maximize the hydraulic characteristics of the valve.

Наружная поверхность цилиндра запорного органа 5 выполнена центрирующей относительно уплотнительного седла 4 корпуса 1. Центрирующая поверхность выполнена в виде двух центрирующих поясков 16, разнесенных между собой по высоте запорного органа 5 и наплавленных твердым сплавом.The outer surface of the cylinder of the shut-off element 5 is made centering relative to the sealing seat 4 of the body 1. The centering surface is made in the form of two centering belts 16, spaced apart along the height of the shut-off element 5 and deposited with hard alloy.

В случае использования клапана в качестве регулирующего количество проходных окон 8 и их размеры (см. фиг. 3 и фиг. 4) рассчитываются и профилируются, исходя из требуемых расходных характеристик.In the case of using a valve as a control valve, the number of passage windows 8 and their sizes (see Fig. 3 and Fig. 4) are calculated and profiled based on the required flow characteristics.

Клапан работает следующим образом.The valve works as follows.

В исходном положении клапан показан в положении «закрыто» (см. фиг. 1). Запорный орган 5 своим уплотнительным пояском прижат к уплотнительному седлу 4 корпуса 1 усилием от привода через шток 6. Подача рабочей среды прекращена.In the initial position, the valve is shown in the “closed” position (see Fig. 1). The shut-off element 5 with its sealing belt is pressed against the sealing seat 4 of the body 1 by force from the drive through the rod 6. The supply of the working medium is stopped.

При перемещении штока 6 на величину рабочего хода h (см. фиг. 2) вниз на открытие внутренний проходной канал 7 в цилиндре запорного органа 5 через проходные окна 8 (см. фиг. 3) соединяется с входным патрубком 2. а через проходное отверстие 10 в боковой стенке 9 - с выходным патрубком 3 корпуса 1.When the rod 6 moves by the amount of the working stroke h (see Fig. 2) down to the opening, the internal passage channel 7 in the cylinder of the shut-off element 5 through the passage windows 8 (see Fig. 3) is connected to the inlet pipe 2. and through the passage hole 10 in the side wall 9 - with outlet pipe 3 of housing 1.

Рабочая среда проходит через внутренний проходной канал 7, освобожденный от наличия в нем штока 6, от входного патрубка 2 до выходного патрубка 3. или наоборот, при изменении направления потока.The working medium passes through the internal passage channel 7, freed from the presence of a rod 6, from the inlet pipe 2 to the outlet pipe 3. or vice versa, when the flow direction changes.

Имеющиеся на глухих торцах 11 и 12 внутреннего проходного канала 7 спрофилированные конус 14 и сферическая поверхность 15 способствуют формированию потока среды, улучшая гидравлические характеристики.The profiled cone 14 and spherical surface 15 available at the blind ends 11 and 12 of the internal passage channel 7 contribute to the formation of the medium flow, improving the hydraulic characteristics.

Для закрытия проходного сечения клапана шток 6 с запорным органом 5 перемещается вверх до упора в уплотнительное седло 4 корпуса 1.To close the flow area of the valve, the rod 6 with the shut-off element 5 moves upward until it stops against the sealing seat 4 of the body 1.

Запорный орган 5 своей наружной поверхностью посредством центрирующих поясков 16 центрируется при посадке относительно уплотнительного седла 4 корпуса 1, способствуя повышению степени герметичности по уплотнению затвора.The shut-off body 5 is centered with its outer surface by means of centering belts 16 when seated relative to the sealing seat 4 of the body 1, helping to increase the degree of tightness of the valve seal.

Claims

1. A valve containing a body with inlet and outlet pipes and a sealing seat, a shut-off element interacting with the seat, mounted on a rod and made in the form of a cylinder with an internal passage channel located between the blind ends and having the ability to communicate the internal cavities of the inlet and outlet pipes between itself through the passage windows in the side wall of the cylinder, characterized in that the blind end of the lower part of the internal channel of the cylinder of the shut-off member from the side of the sealing seat is made with a conical streamlined protrusion, and the upper part of the internal channel of the cylinder is made with an outlet hole, and the surface of the internal passage channel of the cylinder with the side of the outlet pipe has a spherical surface.

2. The valve according to claim 1, characterized in that on the outer surface of the cylinder there are two guide belts spaced apart along the height of the shut-off element.